一、開展充填開采的背景

我國“三下”壓煤高達140億噸，東部由于人口密集，“三下”壓煤量已普遍超出可采儲量的50%。

新礦集團建企于1956年，1988年建成山東省內首家千萬噸企業，迄今已有62年的發展歷史。面對開采強度的增加，優勢資源的減少，國家經濟戰略的調整等一些客觀條件，新礦集團也出現了一系列現實問題：

1.老區礦井資源。新礦集團老礦區原有的2.34億噸可采儲量，“三下一上”壓煤量1.71億噸，占73%。

2.環保壓力大。最多時形成了22座矸石山，占地92公頃，歷史最高矸石堆存量4833萬噸。

3.省內礦井村莊壓煤地企矛盾凸顯。新礦老區壓覆村莊143個，省內新區壓覆村莊104個。

總之，新礦集團面臨煤礦開采與生態環境保護、社會經濟發展、能源安全保障、社會地區穩定等方面的問題，亟待研究生產方式的變革。

二、自主創新“五充一選”工藝技術

1.充填方式的演變

自20世紀60年代開始，礦井開采主要采用水砂充填法。

自2004年開始，先后采用原生矸石普采充填技術、原生矸石綜采充填技術、地面矸石似膏體自流充填技術、煤矸石泵送充填技術、煤矸石低壓風動力充填技術，至2009年開始采用井下煤矸分離技術。

2.“五充一選” 工藝技術

（1）工藝一：原生矸石普采充填技術

將矸石用運輸機送到普采工作面，利用高速動力拋矸機將其拋到采空區內，拋矸速度可達5 m/s以上；系統生產能力達到了450 t/d，工作面單產1.2萬噸以上。 

（2）工藝二：原生矸石綜采充填技術

充填工藝過程如圖5、圖6、圖7所示。

充填工作面的作業方式為前面采煤，后面緊跟矸石充填，并有專用裝置進一步壓實。充填能力達到200 t/h，生產能力達到了2000 t/d，年充填矸石可達30萬m3，充填致密度達到90%以上。

（3）工藝三：地面矸石似膏體自流充填技術

主要技術要求：

——似膏體混合料：煤矸石、粉煤灰、水泥；

——似膏體質量濃度：72%；

——濾水率：3～5%；

——管路內徑：120mm。

充填路徑：充填制備站→充填鉆孔→鉆孔繞道→工作面順槽→采空區。

充填系統：主要分地面漿料制備系統、充填管路輸送系統、采場充填系統三部分。